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汽油直噴式發(fā)動機的尾氣排放在很大程度上取決于噴油器設計和噴霧性能。主要挑戰(zhàn)在于避免噴油嘴結焦，這不僅會導致更多的尾氣排放，并且隨著時間推移還會影響發(fā)動機的性能。通過使用ANSYS CFD執(zhí)行高分辨率的大渦仿真，并結合流體體積法實現(xiàn)界面跟蹤，工程師能夠更好地了解噴嘴流動和噴霧形成過程，從而改善噴嘴設計。

利用動網格VOF LES診斷法研究噴油器結焦以及汽油缸內直噴過程中的PN排放現(xiàn)象

問題：

自2015年9月的“柴油排放門”事件后，汽油缸內直噴（GDI）客車發(fā)動機市場正經歷著快速、顯著的增長階段。未來幾年內這種增長趨勢還會繼續(xù)，因為輕型柴油城市車輛將逐漸被汽油動力車輛所替代。GDI發(fā)動機的尾氣排放在很大程度上取決于噴油器設計和噴霧性能。主要的研發(fā)挑戰(zhàn)在于避免噴油嘴結焦，這不僅會導致更多的PN/PM排放，并且還會在整個使用期影響發(fā)動機的性能穩(wěn)定性。此問題與噴油器閉合處發(fā)生的高度復雜的多相流現(xiàn)象有關。直到現(xiàn)在尚未出現(xiàn)一種有效的測量技術，可用于分析噴油嘴內部的渦流結構、動力學和空化的相互作用等特性，以及它們對噴霧形成的直接影響。現(xiàn)有的最先進診斷技術只能非常有限地研究噴油器打開和關閉過程中的流動和噴霧現(xiàn)象，而且很難解決噴油器噴嘴周圍、噴霧孔中和噴嘴埋頭孔中的流動細節(jié)問題。

解決方案：

在VOF LES方法中，用于界面跟蹤的流體體積（VOF）法與高分辨率大渦仿真（LES）相結合，可求解湍流尺度、與空化的相互作用以及噴嘴附近的噴霧結構。因此，仿真結果可針對噴嘴流和噴霧形成過程提供局部精細的診斷。該信息可用于噴嘴設計調整和噴霧控制。與移動網格仿真相結合時，VOF LES方法可在噴油過程開始和結束時針對動態(tài)針閥工作條件提供相應的診斷。它還能夠研究多種現(xiàn)象，包括腔填充和腔抽空過程、噴嘴附近的氣體夾帶和針閥閉合后的燃料吸入現(xiàn)象。所有這些過程都對整個使用期內的發(fā)動機排放和排放穩(wěn)定性具有關鍵影響。

業(yè)務優(yōu)勢：

移動網格VOF LES仿真方法能夠更好地替代現(xiàn)有的高級測量技術，用于診斷整個噴油過程中的GDI噴嘴流、空化現(xiàn)象和噴霧動力學。該工具已被用于支持噴嘴研發(fā)、創(chuàng)新和客戶項目。高分辨率LES技術能夠提供物理信息并確定產品設計的有效評估標準。在這個步驟之后，試驗設計與優(yōu)化軟件包以及CAE工具集成與仿真流程自動化可多管齊下，以加速產品研發(fā)過程。

使用軟件：

ANSYS Fluent

Lucy Electric

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